國產(chǎn)大尺寸攪拌摩擦焊固相增材3D打印，航天工程裝備（蘇州）亮相2025 TCT亞洲展

導(dǎo)讀：2025年TCT亞洲展于2025年3月17日盛大開幕，南極熊對(duì)展會(huì)進(jìn)行直播和報(bào)道。在本次展會(huì)上，航天工程裝備（蘇州）有限公司（以下簡稱“AEE”）展出了自研的攪拌摩擦固相增材技術(shù)（AFSD）。

航天工程裝備（蘇州）有限公司（以下簡稱“AEE”）隸屬于中國航天科技集團(tuán)有限公司第八研究院，是上海航天設(shè)備制造總廠有限公司的控股子公司憑借其在攪拌摩擦焊領(lǐng)域的深厚積累和技術(shù)創(chuàng)新，將攪拌摩擦焊技術(shù)創(chuàng)新性地應(yīng)用于增材制造領(lǐng)域，開發(fā)出攪拌摩擦固相增材技術(shù)（AFSD），為金屬增材制造開辟了一條全新的道路。

技術(shù)原理

攪拌摩擦固相增材技術(shù)（AFSD）是一種基于固態(tài)連接的增材制造工藝，它通過旋轉(zhuǎn)工具對(duì)金屬材料進(jìn)行局部塑性變形，并在壓力作用下進(jìn)行層層堆積，實(shí)現(xiàn)高致密度的金屬結(jié)構(gòu)制造。與傳統(tǒng)熔融型增材制造不同，AFSD工藝避免了材料的熔化過程，減少了冶金缺陷，提高了材料的力學(xué)性能。

AFSD技術(shù)的核心在于攪拌摩擦焊（FSW）原理，即通過高速旋轉(zhuǎn)的工具在金屬表面施加局部摩擦熱，使金屬處于高塑性狀態(tài)，然后通過機(jī)械攪拌作用實(shí)現(xiàn)材料的均勻連接。這一過程不僅能夠有效避免熔融金屬凝固時(shí)產(chǎn)生的微裂紋，還能保持材料的細(xì)晶組織，提高零件的耐疲勞性能和延展性。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

相比傳統(tǒng)金屬增材制造技術(shù)，AFSD 具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：

1. 無熔化制造，降低殘余應(yīng)力。AFSD 采用固態(tài)堆積方式，使得制造過程始終處于低溫塑性變形狀態(tài)，從根本上避免了傳統(tǒng)熔融工藝中因溫度梯度大而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力問題。這一特性極大地提高了制造零件的尺寸穩(wěn)定性和服役壽命。

2. 高致密度、無冶金缺陷。由于 AFSD 避免了熔融與凝固過程，材料內(nèi)部不會(huì)出現(xiàn)氣孔、偏析、熱裂紋等常見冶金缺陷，使得最終零件的致密度接近 100%，機(jī)械性能優(yōu)于傳統(tǒng)鑄造和焊接零件。

3. 細(xì)晶組織，提高力學(xué)性能。在摩擦攪拌過程中，材料會(huì)經(jīng)歷動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，形成超細(xì)晶組織。研究表明，AFSD 制造的金屬零件相比傳統(tǒng)熔融增材制造工藝，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度可提高 10%-30%，且斷裂延展率更高，特別適用于高性能結(jié)構(gòu)件的制造。

4. 適用于難加工合金材料。AFSD 技術(shù)能夠加工多種高性能金屬材料，包括鋁合金、鈦合金、不銹鋼、高溫合金等，特別適用于傳統(tǒng)工藝難以成形的合金，如航空航天領(lǐng)域常用的 2219 鋁合金、TC4 鈦合金等。這使得 AFSD 在高端制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

5. 綠色環(huán)保、能耗低。AFSD 由于采用固態(tài)加工方式，減少了高能激光或電子束的使用，能耗比熔融型增材制造降低 30%-50%。此外，該技術(shù)基本無煙塵和有害氣體排放，更符合綠色制造的發(fā)展趨勢(shì)。

△固相增材制造VS主流熔化增材制造

從上述對(duì)比中可以看出，攪拌摩擦固相增材技術(shù)在增材效率、可增材材料、增材原料及成本、缺陷控制和構(gòu)件性能等方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)，這使得它在高端裝備制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

本次展出的攪拌摩擦固相增材設(shè)備

航天工程裝備針對(duì)不同的應(yīng)用需求，開發(fā)了多種型號(hào)的攪拌摩擦固相增材設(shè)備，包括：攪拌摩擦固相增材工作站、橋式動(dòng)龍門攪拌摩擦固相增材設(shè)備、

該工作站是針對(duì)高校及科研院所開發(fā)的全新固相增材設(shè)備，具備全防護(hù)鈑金護(hù)罩，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，可實(shí)現(xiàn)增材過程全參數(shù)監(jiān)控，能夠滿足廣大科研工作者的設(shè)備需求。

設(shè)備特點(diǎn)：

●配備高性能電主軸，可進(jìn)行多類型金屬的固相增材制造。
●增材過程溫度、扭矩及壓力的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
●數(shù)據(jù)采集及可視化。
●模塊化設(shè)計(jì)。
●宜人化人機(jī)界面。

應(yīng)用前景與行業(yè)影響

AFSD 技術(shù)的成功應(yīng)用，使得金屬增材制造在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的市場(chǎng)潛力，相較于鑄造、鍛造等制造方法，攪拌摩擦固相增材在特定場(chǎng)景下（如鋁合金異形件等）具備效率、性能和成本優(yōu)勢(shì)。攪拌摩擦固相增材與傳統(tǒng)制造工藝形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以解決傳統(tǒng)制造工藝存在的制備周期長、設(shè)備投資大、質(zhì)量不滿足要求、高能耗等問題，具備輕質(zhì)合金結(jié)構(gòu)件高效率、高質(zhì)量、短流程制造的成本優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)品與服務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋航空航天、船舶、汽車、電子、能源及科學(xué)研究等。

結(jié)語

航天工程裝備(蘇州)有限公司的攪拌摩擦固相增材技術(shù)，以其獨(dú)特的固態(tài)制造方式，成功解決了傳統(tǒng)金屬增材制造的諸多技術(shù)瓶頸，為高性能金屬零件制造提供了全新的解決方案。未來，隨著該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用推廣，AFSD 有望成為金屬增材制造領(lǐng)域的重要突破口，為航空航天、高端裝備制造等行業(yè)帶來革命性的變革。